Амортизаторы

[APTEIVl 0]

Доброго времени суток.

Возникла следующая задача...

Агрегат (прямоугольник 10 кг) по углам закреплённый амортизаторами трясут на стенде (синусоидальная вибрация). Спустя некоторое время (не сразу!) амортизаторы приходят в негодность, резина в амортизаторах трескается. Собственно возникло желание провести моделирование в Ansys. Задача скорее практическая, хочется иметь возможность сравнить текущею конструкцию амортизаторов с новой (когда таковая появится). 

На картинках модель амортизатора, зелёным выделена резина, остальное сталь.

 

1. Посоветуйте подход к решению данной задачи в Ansys. (Для начала, а скорее всего этого будет достаточно, модель планируется из одного амортизатора, и нагрузки от четверти массы агрегата)

2. На какие свойства резины обратить внимание в первую очередь.

3. Т.к. амортизаторы выходят из строя не сразу имеет место усталость. В Ansys в постпроцессоре есть модуль Fatigue, насколько понимаю для резины он не подходит.

 

[статист 609]

2 часа назад, APTEIVl сказал:

хотя в той же wiki формула есть, почему в гост не завезли непонятно.

 

 

 

Там вроде при S>40 жалуются на эту формулу. Есть там и другие: https://en.wikipedia.org/wiki/Shore_durometer Вы не пробовали? Сильно различаются результаты?

 

3 часа назад, APTEIVl сказал:

Дальше в модальном анализе (1 амортизатор с четвертью массы агрегата) получилось:

 

 

лучше моделировать 4 амортизатора и агрегат. Как упоминал выше @Jesse

 

18.11.2020 в 19:29, Jesse сказал:

а у вас как трясут? если продольные вибрации, то норм и можно брать 1/4, а если изгиб или ещё чё, то не норм))

 

 

 

 

3 часа назад, APTEIVl сказал:

Что вообще говоря выглядит не очень хорошо.

почему? Надо поменьше?

 

 

3 часа назад, APTEIVl сказал:

Дальше статика. (Большие нагрузки пока не удались, модель рассыпается элемент highly distorted и всё такое, но это ещё добью).

Подозреваю нужно более равномерную сетку сделать и более мелкий подшаг.

 

57 минут назад, APTEIVl сказал:

Деформации в резине получились 1,2 мм при размере (радиусе) самой резиновой детали 8 мм (последний рисунок), это получается 15% или как-то по другому оценивать надо. До каких деформаций вообще можно считать использование линейной модели законной?

 

Посмотрите еще какие деформации будут по эпюре Strain. У вас сложное напряженное состояние. И при 20g у вас будет явно большие деформации.

 

Вообще умные дядьки пишут (Марк Дж. Каучук и резина)

 

 

но я бы проверил. Попробуйте посчитать с помощью Нео-Гуковской модели, которую Вы выше упоминали или с помощью коэффициентов Муни-Ривлина, которые я где-то отрыл:

 

 

и сравните, что получится. А там если что модуль упругости можно будет подогнать.

И можно с этим подогнанной линейной моделью провести расчет на синус.

 

 

А дальше самое сложное: найти данные испытаний по прочности и долговечности резины.

 

 

[Jesse 960]

1 час назад, статист сказал:

5 часов назад, APTEIVl сказал:

Дальше статика. (Большие нагрузки пока не удались, модель рассыпается элемент highly distorted и всё такое, но это ещё добью).

Подозреваю нужно более равномерную сетку сделать и более мелкий подшаг.

я бы ещё добавил, что плавное уменьшение коэф Пуассона должно помочь, плюс использование прямого решателя СЛАУ вместо итерац-го.
Насчёт более мелкого шага - а это разве должно помочь? Ведь если есть сходимость по Ньютону-Рафсону, то нам не важно за сколько шагов мы сдеформировали сетку - 10 или 1000: деформация КЭ будут одинаковыми (ну или почти одинаковыми)?!

 

5 часов назад, APTEIVl сказал:

Собственно для моей твёрдости по Шору 45-66 получил E_min=2,0379 МПа,

по-моему мало, не? всего 2 МПа чтоб получить экв. лин. деформацию 100%... такое себе... быть омжет действительно по другим стандартам получится более "приятная" цифра?с б'ольшим модулем и проблемы нивелируются в статике.. хотя, как вам подсказали, лучше смоделиролвать резину нелинейным материалом и просчитать таким макаром.. это в модальнике и линейной динамике мудохаться надо, подгонять..)
Тот гост 17053.1-80 о кот-м выше упоминал.. там жёсткость задаётся напрямую, то в Н/м. То есть вам действительно не оч подходит такой вариант. Разве что если надо было б выбросить амортизаторы и заменить их виртуальными пружинами/демпферами, считая динамику самого агрегата

[Graf Kim 217]

17 часов назад, Jesse сказал:

по-моему мало, не? всего 2 МПа чтоб получить экв. лин. деформацию 100%... такое себе... быть омжет действительно по другим стандартам получится более "приятная" цифра?

Вы знаете, мне кажется у стали модуль как-то великоват. Ну правда, 200 ГПа - это ж с ума сойти, как много. Давайте найдём стандарты, где он поменьше?

 

Ну а если серьёзно. Есть масса оценок псевдоупругих свойств резин. И все они дают модуль в единицы МПа.

Hyperelastic_props.xlsx

[APTEIVl 0]

24.11.2020 в 14:30, статист сказал:

Там вроде при S>40 жалуются на эту формулу

Насколько понял из вики, там говорится как раз на оборот "но отклоняется от экспериментальных данных для  S<40"

24.11.2020 в 14:30, статист сказал:

Есть там и другие

Через error function не пробовал (напугало меня это словосочетание, не хватало ошибиться с использованием erf...), остаются для Shore D не мой вариант, и последняя 10^(0,0235S-0,6403), но она хуже соотносилась с графиком из госта (45 -> 2,613;  66 -> 8,141). 

Насчёт СЧ выглядит не хорошо потому, что вышел из строя до 200Гц, а в этом диапазоне СЧ есть.

 

24.11.2020 в 14:30, статист сказал:

Посмотрите еще какие деформации будут по эпюре Strain

про эпюру не понял, они же вроде для балок, или вы это имели ввиду?

1,5g

10g

 

[статист 609]

2 часа назад, APTEIVl сказал:

Насколько понял из вики, там говорится как раз на оборот "но отклоняется от экспериментальных данных для  S<40"

 

Да, вы правы. Это я со знаком лажанулся. Все логично: чем мягче резина, тем большее отклонение от линейных свойств.

 

2 часа назад, APTEIVl сказал:

Через error function не пробовал (напугало меня это словосочетание, не хватало ошибиться с использованием erf...), остаются для Shore D не мой вариант, и последняя 10^(0,0235S-0,6403), но она хуже соотносилась с графиком из госта (45 -> 2,613;  66 -> 8,141).

Отлично, тогда подходит первая формула.

2 часа назад, APTEIVl сказал:

Насчёт СЧ выглядит не хорошо потому, что вышел из строя до 200Гц, а в этом диапазоне СЧ есть.

Если частота амортизатора была бы выше 200 Гц, то он никуда не годный. У вас первая собственная частота (если она совпадает по направлению с нагрузкой) попадает в зону, где воздействие низкое (близко к 1,5 g). Лучше, когда резонанс идет на 1,5 g, чем на 20g. Желательно бы Вам еще снизить частоту, чтобы выйти за нижнюю границу диапазона воздействия (10 Гц). Вот график зависимости коэффициента усиления mu от отношения r = (частота возбуждения/собственная частота). Для перемещений и ускорений. Чем дальше от собственной частоты амортизатора, тем лучше. Для высоких частот вообще получается статика, то есть если ускорение 20 g, то делаете статическое исследование на 20 g и смотрите на прочность. А дальше смотрите сколько циклов выдержит резина при данных напряжениях (только про это для резины я мало чего знаю).

А перемещения на агрегате при этом будут минимальны.

 

 

 

4 часа назад, APTEIVl сказал:

про эпюру не понял, они же вроде для балок, или вы это имели ввиду?

Да, эту. Видите, при 10 g получаются большие деформации. А резина при сжатии становится жестче. Вон картинка из Вики:

https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperelastic_material#/media/File:Hyperelastic.svg

 

Скрытый текст

 

 

 

Тут нужно по Нео-Гуку и линеаризовать

24.11.2020 в 14:21, Jesse сказал:

Насчёт более мелкого шага - а это разве должно помочь? Ведь если есть сходимость по Ньютону-Рафсону, то нам не важно за сколько шагов мы сдеформировали сетку - 10 или 1000: деформация КЭ будут одинаковыми (ну или почти одинаковыми)?!

да? может быть.

 

@APTEIVl попробуйте еще острые кромки скруглить. Особенно на резине. На острых кромках тоже сильное искажение может возникнуть.

Вы добавляли опцию большие перемещения?